納米管是具有圓柱形結構的微小物質。
它們被稱為納米管,因為它們的管子是納米級的。一般指由碳制成的碳納米管。
碳納米管是由飯島澄夫博士(現任名城大學終身教授)于 1991 年發現的,其形狀就像苯環片緊密地展開成圓柱形??梢栽谠搱A柱體中插入更細的管,單層碳納米管稱為單壁碳納米管(SWNT),多層堆疊的稱為多壁碳納米管(MWNT)。壁碳納米管)。
碳納米管經常用于納米技術領域。由于其高導電率和長徑比,它可以形成導電管網絡。
此外,由于其強大的化學鍵,與聚合物一起使用時可以提高機械強度,使其成為優異的導熱材料。由于其電子和機械特性,它有望作為構成納米技術基礎的材料應用于廣泛的領域。已開始應用的產品包括網球拍、自行車車架、揚聲器、耳機、電線等。
碳納米管是化學性質非常穩定的物質,而且重量極輕,密度約為鋁的一半。盡管如此,它的強度比鋼高20倍,耐電流密度比銅高1000倍以上,并且比銅具有更高的導熱性。
單壁碳納米管(SWNT)是由單層石墨烯形成的無縫圓柱形材料。 SWNT 的電導率根據形成管的石墨烯片的纏繞方法和直徑而變化,并且它們表現出金屬或半導體行為。
雙壁碳納米管 (DWNT) 的帶隙使其適合用作場效應晶體管。然而,它們高度復雜的電氣行為限制了它們在薄膜電子等領域的應用。此外,通過選擇性地功能化外層,可以在生物系統中應用造影劑和治療劑。
與單壁碳納米管 (SWNT) 相比,多壁碳納米管 (MWNT) 更容易大規模生產,且單位成本更低。通常,當功能化時,碳雙鍵被裂解,性能可能會改變,但在多壁碳納米管中,僅外層被改性,因此可以保持原始性能。
為了為特定應用引入新的性能,需要對碳納米管的表面進行改性,使其溶解在各種溶劑中,增強功能性,并賦予分散性和相容性。這可以通過使用酸、臭氧、等離子體等引起氧化反應來實現。例如,羥基或羧基的產生會產生極性,從而增加與各種聚合物的溶解度和親和力。
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